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第一章 概论 1

第一节 粉末冶金中的液相烧结 1

一、持续液相烧结 1

二、瞬时液相烧结 2

三、超固相线烧结 3

四、施压液相烧结 4

五、反应液相烧结 5

第二节 液相烧结的条件与过程 6

一、液相烧结的条件 6

（一）湿润性 6

（一）液相的生成与颗粒的重新排列阶段 7

二、液相烧结的过程 7

（三）液相数量 7

（二）溶解度 7

（二）固相的溶解-再沉淀阶段 8

（三）固相骨架的形成阶段 8

第三节 影响液相烧结的因素 8

一、颗粒尺寸 8

二、颗粒形状 9

三、粉末内部的孔隙 9

四、添加剂的均匀性 9

五、添加剂的数量 10

六、生坯密度 11

七、加热速度与冷却速度 12

八、杂质和微量添加剂 12

九、烧结温度 13

十一、烧结气氛 14

十、烧结时间 14

第四节 液相烧结的优点与局限 15

第五节 液相烧结的发展与应用 15

参考文献 16

第二章 硬质合金 18

第一节 WC-Co类硬质合金 18

一、WC-Co类硬质合金液相烧结的一般特点 18

二、WC-Co类硬质合金的液相烧结机制 19

三、进一步提高WC-Co类硬质合金烧结密度的方法 19

（一）热等静压（HIP）法 19

（二）正压液相烧结法 20

四、WC-Co类硬质合金液相烧结期间晶粒的非连续长大 21

（一）粗颗粒WC的影响 21

第二节 亚微和纳米WC-Co硬质合金晶粒长大的抑制 22

（三）碳的不均匀分布的影响 22

（二）杂质的影响 22

一、亚微WC-Co硬质合金晶粒长大的抑制 23

（一）亚微WC-10o合金的制备及抑制剂的添加方法 23

（二）亚微WC-10o硬质合金的力学性能 25

二、纳米WC-Co硬质合金晶粒长大的抑制 25

第三节 碳化钛基硬质合金 27

一、碳化钛基硬质合金的液相烧结机制 27

二、TiC-Co类硬质合金的液相烧结 28

（一）少量粘结剂对于致密化的影响 28

（二）钴及其含量对于TiC致密化的影响 28

（三）较大颗粒TiC的致密化 29

（四）TiC-Co在不同阶段的致密化 29

三、TiC-Co-Mo类硬质合金的液相烧结 29

四、TiC-Ni类硬质合金的液相烧结 30

第四节HfC、VC、NbC、TaC基硬质合金 31

二、碳化物颗粒的接触度 32

（一）粘结相含量对于碳化物颗粒接触度的影响 32

（二）烧结时间对于碳化物颗粒接触度的影响 32

一、致密化观察 32

（三）湿润性对于碳化物颗粒接触度的影响 33

（四）烧结温度对于碳化物颗粒接触度的影响 34

三、碳化物晶粒的长大 34

（一）烧结温度对于碳化物晶粒长大速度的影响 36

（二）粘结相含量对于碳化物晶粒长大速度的影响 36

（三）碳化物晶粒的接触程度对其长大速度的影响 37

第五节 微波烧结 37

第六节 硬质合金的牌号、成分、性能和应用 38

一、国内外部分硬质合金生产厂家牌号选择对照 38

（一）硬质合金切削工具 43

二、硬质合金的应用 43

（二）硬质合金拉伸模具 45

（三）硬质合金冲压模具 46

（四）硬质合金量具 48

（五）硬质合金夹具及耐磨零件 49

（六）硬质合金冲击凿岩工具 50

（七）硬质合金煤炭采掘工具 50

（八）硬质合金地质钻探工具 51

（九）硬质合金油井钻头 52

三、硬质合金牌号、基本成分、基本性能和作业条件推荐的最新国家标准 53

（一）切削工具用硬质合金 53

（二）地质、矿山工具用硬质合金 54

（三）耐磨零件用硬质合金 54

参考文献 56

第三章 高密度合金 57

第一节 W-Ni合金 57

一、W-Ni合金的液相烧结机制 57

二、W-Ni合金液相烧结期间孔隙的闭合 58

（一）大的孤立孔隙的闭合 58

（二）大小不等的混合孔隙的闭合 59

（三）低孔隙度情况下小孔隙的闭合 60

（四）不同液相量下孔隙的闭合 60

三、位错密度对于W-Ni合金固相和液相烧结的影响 61

（一）位错密度对于细钨粉W-Ni合金液相烧结的影响 61

（二）位错密度对于粗钨粉W-Ni合金液相烧结的影响 61

第二节 W-Ni-Cu合金 62

一、W-Ni-Fe合金的液相烧结工艺 63

第三节 W-Ni-Fe合金 63

二、液相烧结W-Ni-Fe合金的力学性能和显微组织 64

三、W-Ni-Fe压坯液相烧结期间液相由试样的外部向其内部的流动 66

第四节W-Ni-Fe合金的烧结强化 67

一、高密度合金的性能与组织结构特性的关系 67

二、固溶强化 69

（一）添加钼 69

（二）添加钽 69

（三）添加铼 70

三、沉淀硬化强化 70

四、高镍铁化 72

（一）镍铁比对93W高密度合金性能的影响 72

（二）镍铁比对不同钨含量高密度合金性能的影响 74

五、湿氢气氛和综合性气氛 75

六、形变加工、形变热处理和热等静压 76

第五节W-Ni-Fe-Co合金 77

二、专利介绍的W-Ni-Fe-Co合金 79

（一）使用烧结-真空退火-氩气中热处理-淬火工艺制备的W-Ni-Fe-Co合金（例2合金） 79

一、作为比较用的W-Ni-Fe合金（例1合金） 79

（二）使用烧结-氩气中热处理-淬火-旋锻-时效工艺制备的W-Ni-Fe-Co合金（例3合金） 80

第六节 W-Ni-Mn合金 81

一、烧结过程中合金的失重与锰损 82

二、某些因素对于W-Ni-Mn合金致密化行为的影响 83

（一）原料粉末氧含量的影响 83

（二）烧结温度的影响 83

（三）烧结制度的影响 84

（一）热处理的影响 85

（二）基体含量和对粉末混合料进行球磨的影响 85

三、影响W-Ni-Mn合金力学性能的重要因素 85

第七节W-Ni-Co合金的制备与性能 86

一、采用涂层钨粉制备的W-Ni-Co合金 86

二、采用液相烧结制备的W-Ni-Co合金 86

（一）W-Ni-Co合金的力学性能 86

（二）W-Ni-Co合金的点火穿甲性能 88

第八节 高密度合金的牌号、成分、性能和应用 88

一、高密度钨合金的国内外概况 88

二、高密度钨合金的基本性质和系列 89

（一）基本性质 89

（二）基本系列 90

三、高密度钨合金的应用 93

（三）在机械制造、仪表及轻工业中的应用 94

（四）在电气工业中的应用 94

（一）在航空和航天工业中的应用 94

（二）在军事工业中的应用 94

（五）在屏蔽材料中的应用 95

（六）其他方面的应用 95

参考文献 95

第四章 W-Cu合金 97

第一节 粉末混合质量对于W-Cu合金烧结行为的影响 97

一、混合程度的测量与测量结果 98

二、压坯收缩与混合程度的关系 100

第二节 添加过渡金属的W-Cu合金 100

一、体积收缩 100

二、表面湿润性试验 101

第三节 添加金属钴的W-Cu合金 102

一、成形压力对于材料致密化的影响 103

四、原料铜粉的粒度对于材料烧结密度和性能的影响 104

五、钴的添加量对于材料烧结密度和性能的影响 104

二、升温速度对于材料致密化的影响 104

三、所制备粉末的均匀程度对于材料致密化的影响 104

六、钴对于材料收缩率的影响 105

七、钴对于材料晶粒度的影响 106

八、烧结温度对于材料性能的影响 106

第四节 共球磨W-Cu粉末压坯的烧结 106

一、混合和共球磨W-Cu粉末压坯的致密化行为 107

二、W-Cu粉末压坯液相烧结的机制 109

三、W-Cu混合粉末压坯的膨胀机制及其热力学分析 109

四、W-Cu混合粉末压坯膨胀的控制 110

第五节 机械合金化W-Cu粉末压坯的烧结 111

一、MA W-Cu粉末的特性 112

二、MA W-Cu粉末压坯的烧结行为 113

一、混合料A和B压坯液相烧结时的致密化行为 114

第六节 共还原W-Cu氧化物粉末压坯的烧结 114

三、MA W-Cu粉末烧结材料的电导率 114

二、混合料的均匀化系数HI与制品的显微硬度 115

三、材料压缩时的变形行为 116

第七节 机械-热化学方法制备高密度超细W-Cu合金 117

一、球磨与还原 117

二、材料烧结密度 118

第八节WC-Cu合金 118

一、影响WC-Cu合金致密化行为的因素 119

（一）混合料制备工艺的影响 119

（二）金属杂质含量的影响 119

（三）铜含量的影响 120

（五）烧结时间的影响 121

二、致密外壳的形成 121

（四）烧结温度的影响 121

三、缩孔的形成 122

第九节W-Cu合金的牌号、成分、性能和应用 123

一、高、低压电器用钨铜电触头材料 123

二、真空开关和电子器件用钨铜材料 125

三、航空航天和军工用钨铜材料 126

四、其他领域用钨铜材料 126

参考文献 126

第五章 钴基合金 128

第一节 由预合金粉末制备的钨铬钴（Stellite）6型合金 128

一、无硼钨铬钴（Stellite）6型合金预合金粉末的液相烧结 128

（一）烧结温度对于PY250粉末熔化率的影响 129

（二）影响PY250粉末致密化行为的因素 130

第二节 由预合金粉末制备的加硼钴基合金 132

二、加硼钨铬钴（Stellite）6型合金预合金粉末的液相烧结 132

（三）PY250粉末烧结材料的孔隙度 132

第三节 外科植入用Co-Cr-Mo多孔性烧结合金的制取 134

一、粉末原料的成形性 135

二、压坯的烧结行为 136

三、烧结体的孔隙度 137

四、烧结体的尺寸变化 138

五、烧结材料的力学性能 139

六、烧结材料的耐腐蚀性 139

第四节 粉末冶金Stellite合金的牌号、成分、性能和应用 140

参考文献 140

第六章 铁基粉末冶金中的液相烧结 142

第一节 制取高密度Fe-C合金的一种特殊工艺 142

（一）轴向和径向的尺寸变化 144

一、Fe-Cu压坯液相烧结时的尺寸变化 144

第二节Fe-Cu、Fe-Cu-C系合金烧结时尺寸的控制 144

（二）体积变化 145

二、影响Fe-Cu压坯烧结时尺寸变化的因素 145

（一）体积膨胀与成形压力的关系 146

（二）体积膨胀与烧结温度的关系 147

（三）体积膨胀与石墨含量的关系 147

（四）体积变化与颗粒内部微孔隙度的关系 148

（五）体积增大与铜的扩散的关系 149

（六）体积增大与粉末粒度的关系 149

三、Fe-Cu压坯烧结过程中骨架的溶解与再形成 149

第三节 Fe-Ti烧结合金 150

一、使用Fe-纯钛粉混合料 151

二、使用Fe-钛化合物粉混合料 151

（二）致密化 152

（一）孔隙的形成和再充填 152

三、使用Fe-Fe2Ti粉混合料 152

（三）力学性能 156

（四）Fe-Ti系的进一步合金化 157

第四节Fe-P系烧结合金 157

一、铁-磷铁压坯的烧结 157

（一）影响孔隙结构的因素 158

（二）烧结体的力学性能 159

二、Fe-P烧结合金的脆性及其防止 160

（一）脆性产生的原因 161

（二）脆性的防止 161

三、含磷压坯液相烧结期间收缩的各向异性 162

（一）Fe-P-Cu系压坯 162

（二）Fe-P-Ni系压坯 163

（三）Fe-P-Mo系压坯 164

（四）Fe-P-MCM系压坯 165

第五节 Fe-Ni烧结合金 165

一、铁粉的颗粒大小对其致密化的影响 166

二、加热速度对其致密化的影响 166

三、碳含量对其致密化的影响 167

四、镍的存在形式对其致密化的影响 167

第六节 Fe-Sn、Fe-Sn-Cu系烧结合金 168

一、Fe-Sn压坯的液相烧结 169

二、Fe-Sn-Cu压坯的液相烧结 170

三、纯铁、Fe-Cu、Fe-Sn与Fe-Sn-Cu材料的比较 172

第七节 高强度低合金钢（Fe-2Cu-2Ni-0.9Mo-0.8C）粉末压坯的烧结 173

一、烧结温度对于材料致密化和力学性能的影响 173

二、烧结时间对于材料致密化和力学性能的影响 174

四、热处理对材料力学性能的影响 175

三、使用预合金化粉末的影响 175

第八节 Fe-Ni-C-B和Fe-Ni-Mo-C-B合金的烧结 176

一、硼对合金致密化的影响 176

二、碳对掺硼合金致密化的影响 176

三、硼的添加量对于合金力学性能的影响 176

第九节 以碳化物基母合金为添加剂的烧结低合金钢 178

第十节 生产高密度耐磨铁基烧结合金的工艺方法（一） 179

一、预烧结温度的影响 179

二、生坯密度的影响 180

三、最佳工艺方法 181

第十一节 生产高密度耐磨铁基烧结合金的工艺方法（二） 182

第十二节 添加Cu-Mn-Si合金粉的烧结铁基合金 183

一、以碳化的钼铁作为添加剂 185

第十三节 用于铁基粉末液相烧结的钼铁合金 185

二、以未碳化的钼铁作为添加剂 186

三、C-Fe-Mo三相平衡图 186

第十四节 粉末冶金铁基结构零件材料牌号、成分、性能和应用 188

一、中国粉末冶金铁基结构零件材料标准 188

二、ISO 5755：1996《烧结金属材料——规范》中的粉末冶金铁基结构零件材料标准 190

三、粉末冶金铁基结构零件的应用 195

（一）在汽车工业中的应用 195

（二）在摩托车工业中的应用 207

（三）在农业机械中的应用 209

（四）在电动工具中的应用 210

（五）在办公机械中的应用 211

（六）在家用电器中的应用 211

（七）在液压件中的应用 211

参考文献 212

（八）在纺织机械中的应用 212

第七章 铜基粉末冶金中的液相烧结 214

第一节 两元铜基烧结合金 214

第二节 Cu-Al烧结合金 218

一、Cu-Al烧结合金的瞬时液相烧结 218

二、Cu-Al烧结合金的感应液相烧结 219

（一）感应液相烧结装置 219

（二）磁场穿透深度的影响因素 220

（三）感应加热对于压坯的特殊要求 220

第三节 Cu-Sn烧结合金 220

第四节 Cu-Sn-Pb烧结合金 221

第五节 Cu-Ti烧结合金 222

一、瞬时液相对于Cu-Ti烧结合金致密化行为的影响 224

二、机械活化对于Cu-Ti烧结合金致密化行为的影响 225

三、Cu-Ti烧结合金的力学性能 226

第六节 粉末冶金铜基合金的材料牌号、成分、性能和应用 226

一、ISO 5755：1996《烧结金属材料——规范》中的有关铜基粉末冶金材料标准 226

二、粉末冶金纯铜（烧结铜） 226

三、粉末冶金青铜（烧结青铜） 227

（一）烧结青铜结构零件材料 227

（二）烧结青铜过滤器 228

（三）烧结青铜轴承与其他轴承材料标准 229

四、粉末冶金黄铜（烧结黄铜） 236

五、粉末冶金镍黄铜（烧结镍黄铜，烧结锌白铜） 237

六、粉末冶金铜-镍合金（烧结铜-镍合金） 238

七、粉末冶金铜-铅合金（烧结铜-铅合金） 238

八、粉末冶金摩擦材料 238

参考文献 238

第八章 烧结不锈钢 240

第一节 不锈钢粉制造及其零件生产的一般守则 241

第二节 加铜的奥氏体烧结不锈钢 242

一、在N2-H2气氛中进行烧结 242

（一）加铜对于材料氮含量的影响 242

（二）加铜对于材料中碳化物形成的影响 243

（三）气氛中氢含量对于铜向钢中扩散的影响 243

（四）加铜奥氏体烧结不锈钢粉末压坯的致密化行为以及成品材料的力学性能 243

二、在真空中进行烧结 244

第三节 加硅的奥氏体烧结不锈钢 247

一、硅添加量对于粉末压制性能的影响 247

二、气氛种类对于材料烧结密度的影响 247

（一）硅添加量对于材料烧结密度的影响 248

（二）硅添加量对于材料体积收缩率的影响 248

三、氢气氛中烧结材料的致密化行为 248

（三）硅添加量对于材料等温致密化行为的影响 249

四、烧结过程中的差热分析 250

五、利用计算机预测的相平衡 250

六、材料的物理性能和力学性能 252

第四节 加硼的奥氏体烧结不锈钢 252

一、A．Molinari等的研究情况 252

（一）烧结温度和气氛对于材料力学性能和致密化行为的影响 253

（二）纯氢气氛中316L不锈钢粉末压坯烧结的致密化行为和力学性能 254

二、R．Tandon等的研究情况 257

（一）烧结温度和添加剂对于烧结体密度的影响 257

（二）烧结温度和时间对于基体不锈钢强度的影响 257

（三）硼含量对于材料力学性能的影响 258

（四）硼的添加形式和数量对于材料显微组织的影响 258

（五）材料的显微硬度 259

第五节 加铝的奥氏体烧结不锈钢 260

第六节 加碳的奥氏体烧结不锈钢 262

第七节 加镍的奥氏体烧结不锈钢 263

一、耐腐蚀性能 264

二、显微组织 264

第八节 加Cu3P或者Fe3P的奥氏体烧结不锈钢 265

一、烧结致密化行为 265

二、材料的力学性能 266

第九节 加SiC的奥氏体烧结不锈钢 267

第十节 马氏体烧结不锈钢 268

一、SS422型不锈钢粉末压坯的烧结行为 268

二、烧结气氛的作用 269

三、添加硼的烧结强化作用 269

四、添加碳对于材料烧结密度和晶粒尺寸的影响 270

一、由预合金化粉末和混合粉末制备的铁素体-奥氏体双相烧结不锈钢 271

第十一节 铁素体-奥氏体双相烧结不锈钢 271

二、用铜进行强化的铁素体-奥氏体双相烧结不锈钢 272

（一）烧结致密化行为和材料硬度 273

（二）材料的磁性能 274

（三）材料的耐腐蚀性能 274

第十二节 烧结不锈钢的牌号、成分、性能和应用 274

一、各种烧结不锈钢的特性 274

二、300系列烧结不锈钢和400系列烧结不锈钢 275

（一）300系列烧结不锈钢材料标准 275

（二）400系列烧结不锈钢材料标准 276

三、烧结不锈钢制品的应用 278

参考文献 279

第九章 粉末冶金高速钢中的液相烧结 281

第一节 水雾化-直接烧结粉末冶金高速钢的一般生产工艺 282

一、粉末氧含量的影响 283

第二节 粉末冶金高速钢液相烧结行为的影响因素 283

二、碳化物形成元素的影响 284

三、粉末粒度的影响 285

四、烧结温度的影响 285

五、烧结时间的影响 285

六、烧结气氛的影响 285

七、成形压力的影响 286

八、添加碳的影响 286

第三节 水雾化Px30和Px30S粉末高速钢 286

一、烧结温度 287

二、材料显微组织特征 288

三、材料晶粒尺寸和化学成分 289

第四节T1粉末高速钢 292

四、初生和共晶碳化物以及碳氮化物的化学成分 292

一、烧结特性 293

二、材料的显微组织 294

第五节 高钒粉末高速钢 298

一、在真空和90%N2-9%H2-1%CH4（体积分数）气氛中烧结 298

（一）烧结温度 299

（二）材料的显微组织 300

（三）材料的晶粒尺寸 301

（四）材料的硬度与回火温度的关系 302

（五）材料的断裂韧度 302

（六）材料的矫顽力 303

（七）刀具切削寿命 303

二、在氢气氛中烧结 303

一、烧结机理 304

第六节 添加Cu-P的粉末高速钢 304

二、烧结时间对于材料致密化行为的影响 305

三、化学成分对于材料烧结温度的影响 305

第七节 使用TiC和WC强化的M2和T15粉末高速钢 306

一、材料的致密化行为与横向断裂强度 307

二、材料的显微组织 309

第八节 添加Cu3P和钛基陶瓷化合物的M3/2粉末高速钢 309

一、石墨添加量对于材料烧结行为的影响 310

二、TiC、TiN和TiO2添加剂对于材料烧结行为的影响 310

三、TiC、TiN和TiO2添加剂的数量对于材料性能的影响 311

（一）对于材料硬度的影响 312

（二）对于材料横向断裂强度的影响 312

（三）对于材料断裂韧度的影响 313

四、烧结过程中发生的反应 314

第九节 注射成形M2烧结工具钢 315

一、热脱粘的影响因素 316

二、烧结致密化的影响因素 316

三、材料性能 317

第十节 粉末冶金高速钢的开发和研究动向 317

一、提高粉末冶金高速钢烧结性能的方法 317

二、材料性能的研究 318

（一）材料硬度 318

（二）材料横向断裂强度 318

（三）材料断裂韧度 320

（四）添加硬质陶瓷颗粒对于材料性能的影响 320

第十一节 粉末冶金高速钢的牌号、成分、性能和应用 322

一、ASP高速钢 323

二、CPM高速钢 323

（一）铣削 324

三、水雾化-直接烧结粉末冶金高速钢 324

四、粉末冶金高速钢的应用 324

（二）孔的机械加工 325

（三）拉削 325

（四）齿轮加工 325

（五）其他应用 326

（六）水雾化-直接烧结粉末冶金高速钢的主要应用 326

参考文献 326

第十章 熔渗 328

第一节 熔渗方法 328

第二节 熔渗系统 329

一、难熔金属基复合材料 330

二、碳化物基系统 331

三、铁基系统 333

第三节 渗铜烧结钢 334

四、有色金属基系统 334

一、渗铜烧结钢的生产工艺要素 335

（一）最基本的熔渗方法 335

（二）最基本的熔渗工艺 335

（三）熔渗剂 335

（四）保护气氛 336

二、渗铜烧结钢的冲击强度及其影响因素 337

（一）影响渗铜烧结钢冲击强度的因素 337

（二）SCM公司研制的渗铜烧结钢的冲击强度 341

三、渗铜烧结钢的性能以及渗铜方法在烧结铁基材料中的典型应用 342

（一）渗铜烧结铁基材料的性能 342

（二）渗铜方法在烧结铁基材料中的典型应用实例 343

第四节 烧结渗铜铁和烧结渗铜钢的牌号、成分和物理-力学性能标准 344

参考文献 346